Onderzoekers identificeren de beste methoden om rustende hersentoestanden bij zijdeaapjes te bestuderen

Onderzoekers identificeren de beste methoden om rustende hersentoestanden bij zijdeaapjes te bestuderen

Een team onder leiding van onderzoekers van de Tokyo Metropolitan University heeft de beste methoden geïdentificeerd om de rusttoestand van de hersenen van marmoset te bestuderen met behulp van functionele MRI. Studies maken vaak gebruik van sedativa en anesthetica om beweging tijdens metingen te beperken, maar de medicijnen zelf kunnen de hersenactiviteit beïnvloeden. Het team onderzocht zeven medicijnen en identificeerde opties die de normale functie behouden en tegelijkertijd de beweging minimaliseren. Hun werk breidt het onderzoekskader uit voor een belangrijk modelorganisme.

Modelorganismen zijn soorten die wetenschappers bestuderen om bepaalde aspecten van de biologie te begrijpen die van toepassing kunnen zijn op andere organismen. Voorbeelden hiervan zijn een breed scala aan maten en soorten, van bakkersgist en fruitvliegjes tot cavia's. Onlangs heeft de gewone marmoset, een kleine primaat die oorspronkelijk uit Zuid-Amerika komt, aanzienlijke belangstelling gewekt, vooral in de neurologische wetenschappen. Ondanks hun kleine lichaamsgrootte behouden ze de hoogontwikkelde hersenstructuur van primaten, waardoor het mogelijk wordt om onderzoeken uit te voeren die licht kunnen werpen op hoe onze eigen hersenen werken en hoe we ziekten kunnen overwinnen die de hogere hersenfunctie beïnvloeden.

Een belangrijke onderzoekslijn is het gebruik van functionele MRI (fMRI) om de hersenen van marmoset in rust te bestuderen. fMRI is een niet-invasieve beeldvormingstechniek die de bloedstroom in het lichaam in beeld kan brengen; in de hersenen kan dit verband houden met plaatselijke activiteit. Dit levert een uniek inzicht op in het Resting State Network (RSN), een belangrijk netwerk van verbindingen tussen verschillende delen van de hersenen. Het bestuderen van zijdeaapjes in een fMRI-machine vereist echter beperkingen; Dit vereist op zijn beurt sedativa/anesthetica om het ongemak voor de dieren tot een minimum te beperken. De medicijnen zelf kunnen de hersenactiviteit verstoren en de reikwijdte van de bevindingen beperken.

Daarom ging een team van onderzoekers onder leiding van universitair hoofddocent Junichi Hata op zoek naar medicijnen die de minste impact hebben op de RSN. Ze testten zeven veel voorkomende sedativa en anesthetica, vergeleken de RSN van het dier terwijl hij wakker was en terwijl hij medicijnen gebruikte, en volgden hoofdbewegingen, die op hun beurt de kwaliteit van de gegevens kunnen beïnvloeden. Ze ontdekten dat de medicijnen midazolam (Mida) en dexmedetomidine (Dex) het netwerk het beste behielden, maar wel enkele sporen van hoofdbewegingen achterlieten. Drie van de overige vijf, Alfaxalone (Alfa), Isofluraan (Iso) en Sevofluraan (Sevo), bleken een significante invloed te hebben op de hersenfunctie, maar de laatste twee, Propofol (Propo) en een combinatie van Isofluraan en Dexmedetomidine (IsoDex), behielden genoeg van de RSN terwijl de beweging minimaal bleef. Het team concludeerde dat midazolam of dexmedetomidine in combinatie met lichte dwang de meest realistische oplossing kan zijn om de meest nauwkeurige gegevens te verkrijgen, maar dat als dwang moeilijk is, propofol of de combinatie isofluraan/dexmedetomidine moet worden gebruikt.

Hoewel er nog steeds onderzoek wordt gedaan naar de juiste dosering en de effecten ervan op de hersenfunctie, geven deze resultaten duidelijke aanwijzingen over hoe toekomstige onderzoeken naar marmoset moeten worden uitgevoerd. Betere gegevens zullen opwindende nieuwe ontwikkelingen betekenen in het begrijpen van hersenfuncties op hoog niveau en gerelateerde pathologieën.

Dit werk werd ondersteund door het Program for Brain Mapping by Integrated Neurotechnologies for Disease Studies van het Japan Agency for Medical Research and Development (Grant Number JP21dm0207001), een KAKENHI Grant-in-Aid van de Japan Society for the Promotion of Science (Grant Number JP20H03630), en het “MRI Platform”, een programma van het Project ter Bevordering van het Openbaar Gebruik van Geavanceerde Onderzoeksinfrastructuur van het Ministerie van Onderwijs, Cultuur, Sport, wetenschap en technologie van Japan (subsidienummer JPMXS0450400622).

Bron:

Metropolitaanse Universiteit van Tokio

Referentie:

Muta, K., et al. (2022) Effecten van sedativa of anesthetica op het meten van de hersenfunctie in rust bij zijdeaapjes. Hersenschors. doi.org/10.1093/cercor/bhac406.

.